CN111191351B - 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法 - Google Patents

一种液压阀简化实时模型快速构建的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111191351B
CN111191351B CN201911306887.6A CN201911306887A CN111191351B CN 111191351 B CN111191351 B CN 111191351B CN 201911306887 A CN201911306887 A CN 201911306887A CN 111191351 B CN111191351 B CN 111191351B
Authority
CN
China
Prior art keywords
characteristic curve
target valve
valve
passage
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911306887.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111191351A (zh
Inventor
赵岩
周振华
陈莹
王伊铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
715th Research Institute of CSIC
Original Assignee
715th Research Institute of CSIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 715th Research Institute of CSIC filed Critical 715th Research Institute of CSIC
Priority to CN201911306887.6A priority Critical patent/CN111191351B/zh
Publication of CN111191351A publication Critical patent/CN111191351A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111191351B publication Critical patent/CN111191351B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种液压阀简化实时模型快速构建的方法，其基于Matlab/Simulink的自编程序来实现液压阀的相关特性仿真与建模，该方法的建模步骤包括(1)获取目标阀的特征数据，(2)复现目标阀的特征曲线，(3)用特征曲线搭建目标阀模型，(4)封装目标阀。本发明依据液压阀产品说明书的实验特性，抓住重点建模参数，自建模型，具有较高自由度，有效简化液压阀稳态建模过程。

Description

一种液压阀简化实时模型快速构建的方法
技术领域
本发明涉及液压阀建模领域，主要是一种液压阀简化实时模型快速构建的方法。
背景技术
硬件在环测试是产品开发周期中非常重要的测试手段，特别是大型、价高、易损、难维修的设备产品，比如船舶重装绞车、风机变桨距设备、大型锻压机等。硬件在环测试是以实时处理器运行仿真模型来模拟对象的运行状态，通过I/O接口与被测试的设备连接，对被测试设备进行全方面、系统的测试。从安全性、可行性和合理的成本上考虑，硬件在环仿真测试减少实物测试的次数，缩短开发时间，更是提高软件设计质量。
从概念上来讲，精确的仿真模型是硬件在环测试的基础。由于外界环境复杂、约束条件各式各样、重要参数设置不准确，导致专业仿真软件的建模和实际模型存在一定误差。当仿真模型数量庞大时，各个误差之间的耦合影响，容易导致模型的不稳定。
在液压仿真领域，以Amesim液压阀模型为例，重要参数涉及阀全开时的流量和压降，并通过二次函数进行拟合复现压力流量曲线，而实际阀模型很多都是不规则的二次函数(起始段近似直线)。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种液压阀简化实时模型快速构建的方法，主要是一种基于Matlab/Simulink的自编程序来实现液压阀建模的方法。方法采用液压阀特征曲线识别、复现、调用和Simulink模块化语言建模，确证液压阀模型与其产品说明书特性的一致性，提高后续仿真的精确度。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种液压阀简化实时模型快速构建的方法，其基于Matlab/Simulink的自编程序来实现液压阀的相关特性仿真与建模，该方法的建模步骤包括(1)获取目标阀的特征数据，(2)复现目标阀的特征曲线，(3)用特征曲线搭建目标阀模型，(4)封装目标阀。本发明依据液压阀产品说明书的实验特性，抓住重点建模参数，自建模型，具有较高自由度，有效简化液压阀稳态建模过程。
本发明基于Matlab编写图形特征曲线识别程序。该程序采用Matlab m语言书写，通过运行该程序能按需选择目标阀的特征点并获得相应数据；基于Simulink的模块化建模，利用获取的特征数据，搭建以实物产品参数为依据的仿真模型。
获取目标阀的特征数据是通过Matlab m语言书写的图像识别程序按需识别目标阀产品实物参数实现；复现目标阀的特征曲线是调用Matlab Lookup Table模块，输入目标阀的特征数据拟合实现。
本发明的有益效果为：
第一点：仿真模型具有极大的自由度，便于用户查看和修改；
第二点：以实物产品参数为依据建模，模型和实物更加接近，有效地降低模型误差；
第三点：以图像识别获取特征参数，简化了建模过程，提高了建模效率；
第四点：产品可以封装归类保存，能形成液压软件库，减轻后续建模任务量，提高建模效率。
附图说明
图1是本发明的建模步骤示意图。
图2是建模步骤详细过程示意图。
图3是通过本发明的方法，搭建的三位四通，O形中位的换向阀模型内部结构图；
图4是封装完成的模型示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做详细的介绍：
如附图1所示，本发明提出的仿真方法为(1)获取目标阀的特征数据，(2)复现目标阀的特征曲线，(3)用特征曲线搭建目标阀模型，(4)封装目标阀。如附图2所示，获取目标阀的特征数据是指：确定新增对象目标阀，查阅目标阀产品说明书，理解目标阀的工作原理，运行图像识别程序获取特征数据；复现目标阀的特征曲线是指：采用Lookup Table复现目标阀的压力流量等特征曲线；用特征曲线搭建目标阀模型是指：理解目标阀压力、流量和开度间的关系，并用特征曲线代替部分关系，实现模型建模过程；封装目标阀是指将目标阀模块进行封装。
具体实施步骤如下：
1、确定新增对象目标阀：按照系统任务需求，确定需要搭建的液压阀对象，获知目标阀名称，确定唯一型号。实施例以4WE10E5X/EG2D1K4/M为建模对象。
2、查阅目标阀产品说明书：产品说明书(样本)随箱发送，电子版可从产品官方网站上下载，认真查阅产品说明书。在博世力士乐中国官方网站上下载到RE 23340样本手册，该样本介绍WE系列10通径5X组件的带电磁启动的直动式方向滑阀，包含目标阀4WE10E5X/EG2D1K4/M的说明。
3、理解工作原理：明确目标阀的种类、中位机能等，获悉建模思路。目标阀4WE10E5X/EG2D1K4/M为带电磁起动的直动式换向阀，用于液压系统执行器换向；三位四通，三位分左位、中位和右位，中位属于O形机能，四通分供油口P口、出油口A口、出油口B口和回油口T口，P-A通路特征曲线编号3，P-B通路特征曲线编号9，A-T通路特征曲线编号5，B-T通路特征曲线编号7。
4、运行图像识别程序获取特征数据：第一，用windows自带的截图软件截取样本手册中目标阀各通路相应的压力流量特征曲线，保存为“X.jpg”；第二，运行图像识别程序获取特征数据：读取“X.jpg”图片，最大化显示图片，选取原坐标范围，特征曲线上选点，横纵坐标变换，输出特征点数据。图像识别程序代码如下：
Figure BDA0002323401770000031
运行图形识别程序选取特征点时，缓慢准确地选定起始点，间隔点按照精度要求确定位置和数量，最后选取结束点。
按照上述方式操作得到4WE10E5X/EG2D1K4/M目标阀P-A通路特征曲线3的特征点数据9组：(0，0)、(19.98，0.29)、(39.22，0.92)、(57.75，2.00)、(79.73，3.55)、(99.52，5.44)、(119.86，7.96)、(140.02，10.82)、(159.63，13.91)。其中横坐标为流量值，纵坐标为压力值。同样也可以得到P-B通路、A-T通路和B-T通路的特征点数据。
5、复现目标阀的特征曲线：在Simulink中调用Lookup Table模块，依次输入步骤4中得到的特征点数据，利用Lookup Table模块的非线性拟合技术，复现目标阀特征曲线，得到目标阀压力流量的关系。如附图3所示，Lookup Table中的非线性曲线是通过图像识别程序识别的特征数据复现的，其余逻辑根据目标阀的开度、压力、流量关系搭建。LookupTable模块输入端为压力，输出端为流量，需要将步骤4中得到的特征点数据的压力值填入输入端口，流量值填入输出端口。输入确认后得到相应通路的压力流量特征曲线。LookupTable1为P-A通路压力流量特征曲线，Lookup Table2为B-T通路压力流量特征曲线，LookupTable3为P-B通路压力流量特征曲线，Lookup Table4为A-T通路压力流量特征曲线。
6、理清目标阀压力P、流量Q和开度X的关系。液压系统薄壁小孔经典流量公式
Figure BDA0002323401770000041
其中Cd为流量系数，A为阀口面积，ΔP为阀口前后压降，ρ为流体密度。该公式阐述了流量由流量系数、阀口面积、阀口压降以及流体密度决定。另外开度X与阀口面积A正相关，开度X为-1、0或1，-1表示目标阀置于左位，P口与B口连通且全开，A口与T口连通且全开；0表示目标阀置于中位，P口、A口、B口和T口互不连通且全关；1表示目标阀置于右位，P口与A口连通且全开，B口与T口连通且全开。
7、特征曲线代替关系公式并重整PQX联系：特征曲线代替薄壁小孔经典流量公式，建立流量和压力的关系。如附图3所示，PP、PT、PA、PB分别表示目标阀供油口P口、回油口T口、出油口A口、出油口B口压力，QP、QT、QA、QB分别表示目标阀供油口P口、回油口T口、出油口A口、出油口B口流量，Xv为阀芯开度X；a1、a2为开度判断位，确定阀置于左、中还是右位，b1、b2、b3、b4分别计算P-A通路、B-T通路、P-B通路、A-T通路流量，c1、c2、c3、c4为相乘位，d1、d2、d3、d4分别计算出油口A口、出油口B口、供油口P口、回油口T口流量。流体流出阀口定义流量为正，流进阀口定义流量为负。开度Xv为1时(目标阀置于右位，P口与A口连通且全开，B口与T口连通且全开)，a2判断位输出为0，则c3和c4相乘位置0，即意味着P-B通路和A-T通路关闭，而a1判断位输出为1，c1和c2相乘位不影响P-A通路和B-T通路压力流量计算。PP和PA的差值经过b1模块得到流量QA和QP，PP和PA差值的绝对值确定QA和QP绝对值的大小，PP和PA差值的正负性决定QP和QA的流向；PB和PT的差值经过b2模块得到流量QB和QT，PB和PT的差值绝对值确定QB和QT绝对值的大小，PB和PT的差值的正负性决定QB和QT的流向。开度Xv为0时(目标阀置于中位，P口、A口、B口和T口互不连通且全关)，a1、a2判断位输出为0，c1、c2、c3、c4相乘位置0，即意味着P-A通路、A-T通路、P-B通路和A-T通路关闭。开度Xv为-1时，情况与开度Xv为1时相反。
8、封装目标阀，完成建模过程：全选模型，通过Creat Subsystem的方式将模型封装，并按要求命名。如附图4所示，封装模型代码得到4WE10E的液压阀模型。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种液压阀简化实时模型快速构建的方法，其特征在于：液压阀模型基于Matlab/Simulink的自编程序来实现；该方法的建模步骤包括(1)获取目标阀的特征数据，(2)复现目标阀的特征曲线，(3)用特征曲线搭建目标阀模型，(4)封装目标阀；
具体实施步骤如下：
(1)、确定新增对象目标阀：按照系统任务需求，确定需要搭建的液压阀对象，获知目标阀名称，确定唯一型号；
(2)、目标阀为带电磁起动的直动式换向阀，用于液压系统执行器换向；三位四通，三位分左位、中位和右位，中位属于O形机能，四通分供油口P口、出油口A口、出油口B口和回油口T口，P-A通路特征曲线编号3，P-B通路特征曲线编号9，A-T通路特征曲线编号5，B-T通路特征曲线编号7；
(3)、运行图像识别程序获取特征数据：第一，用windows自带的截图软件截取样本手册中目标阀各通路相应的压力流量特征曲线，保存为“X.jpg”；第二，运行图像识别程序获取特征数据：读取“X.jpg”图片，最大化显示图片，选取原坐标范围，特征曲线上选点，横纵坐标变换，输出特征点数据；按照上述方式操作得到目标阀P-A通路特征曲线3的特征点数据9组坐标，其中横坐标为流量值，纵坐标为压力值，同样也可以得到P-B通路、A-T通路和B-T通路的特征点数据；
(4)、复现目标阀的特征曲线：在Simulink中调用Lookup Table模块，依次输入步骤(3)中得到的特征点数据，利用Lookup Table模块的非线性拟合技术，复现目标阀特征曲线，得到目标阀压力流量的关系；Lookup Table模块输入端为压力，输出端为流量，需要将步骤(3)中得到的特征点数据的压力值填入输入端口，流量值填入输出端口；输入确认后得到相应通路的压力流量特征曲线；Lookup Table1为P-A通路压力流量特征曲线，Lookup Table2为B-T通路压力流量特征曲线，Lookup Table3为P-B通路压力流量特征曲线，LookupTable4为A-T通路压力流量特征曲线；
(5)、特征曲线代替关系公式并重整PQX联系：特征曲线代替薄壁小孔经典流量公式，建立流量和压力的关系；
(6)、封装目标阀，完成建模过程。
2.根据权利要求1所述的液压阀简化实时模型快速构建的方法，其特征在于：获取目标阀的特征数据是通过Matlab m语言书写的图像识别程序按需识别目标阀产品实物参数实现；复现目标阀的特征曲线是调用Matlab Lookup Table模块，输入目标阀的特征数据拟合实现。
3.根据权利要求1所述的液压阀简化实时模型快速构建的方法，其特征在于：运行图形识别程序选取特征点时，缓慢准确地选定起始点，间隔点按照精度要求确定位置和数量，最后选取结束点。
CN201911306887.6A 2019-12-18 2019-12-18 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法 Active CN111191351B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911306887.6A CN111191351B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911306887.6A CN111191351B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111191351A CN111191351A (zh) 2020-05-22
CN111191351B true CN111191351B (zh) 2023-04-25

Family

ID=70709499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911306887.6A Active CN111191351B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111191351B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112632863B (zh) * 2020-12-10 2022-11-25 上海中联重科桩工机械有限公司 多路阀仿真建模方法及多路阀仿真模型建立方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103745477A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 汕头大学 基于机器视觉的建筑结构裂缝检测及修复方法
CN104239658A (zh) * 2014-10-23 2014-12-24 山东理工大学 空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法
CN108021737A (zh) * 2017-11-10 2018-05-11 武汉船用机械有限责任公司 一种液压阀件仿真建模方法
CN108062104A (zh) * 2016-11-09 2018-05-22 哈尔滨工大天才智能科技有限公司 一种飞行机器人悬停控制系统设立方法
CN109800653A (zh) * 2018-12-24 2019-05-24 重庆第二师范学院 一种基于图像分析的人体特征参数提取方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8065037B2 (en) * 2007-08-07 2011-11-22 Board Of Regents Of The Nevada System Of Higher Education, On Behalf Of The University Of Nevada, Reno Control method and system for hydraulic machines employing a dynamic joint motion model

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103745477A (zh) * 2014-01-22 2014-04-23 汕头大学 基于机器视觉的建筑结构裂缝检测及修复方法
CN104239658A (zh) * 2014-10-23 2014-12-24 山东理工大学 空气弹簧座椅悬置非线性刚度特性参数及曲线的反求法
CN108062104A (zh) * 2016-11-09 2018-05-22 哈尔滨工大天才智能科技有限公司 一种飞行机器人悬停控制系统设立方法
CN108021737A (zh) * 2017-11-10 2018-05-11 武汉船用机械有限责任公司 一种液压阀件仿真建模方法
CN109800653A (zh) * 2018-12-24 2019-05-24 重庆第二师范学院 一种基于图像分析的人体特征参数提取方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈立胜等.液压控制系统和特性曲线的MATLAB分析法.《机电设备》.2006,(第1期),第27-29页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111191351A (zh) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9904746B2 (en) System and method for autogenerating simulations for process control system checkout and operator training
US9053260B2 (en) Utilizing spreadsheet user interfaces with flowsheets of a CPI simulation system
EP2126640B1 (en) Method of simulating engine operation
EP2169541A2 (en) Method, system and graphical user interface for configuring a simulator to simulate a plurality of devices
US11574095B2 (en) Simulation system for semiconductor process and simulation method thereof
US10095678B2 (en) Database user interfaces with flowsheets of a simulation system
CN111191351B (zh) 一种液压阀简化实时模型快速构建的方法
CN107357961A (zh) 基于Modelica模型的航天器推进系统动态分析方法
CN106250204A (zh) 一种多学科优化仿真软件的优化器插件开发方法
CN104615840A (zh) 一种数字仿真模型的修正方法及系统
CN108021737A (zh) 一种液压阀件仿真建模方法
CN115795683A (zh) 一种融合CNN和Swin Transformer网络的翼型优化方法
CN111680370B (zh) 液压阀的设计方法及设计装置
CN103939423A (zh) 一种负载敏感多路阀仿真建模方法
CN109063346B (zh) 考虑动态开裂的孔隙喉道网络模型的驱替模拟方法及装置
CN113255185B (zh) 一种阀门调节特性自动仿真方法
CN102540901A (zh) 基于Modelica语言的泵车负载敏感型比例多路阀仿真建模方法
CN108205596B (zh) 实现核电厂严重事故分析计算程序仿真功能的方法
CN108803556A (zh) 校准作业辅助装置、校准作业辅助方法和记录介质
Rodríguez et al. Real-time HiL for Hydraulic Press Control Validation.
US20130124158A1 (en) Model construction apparatus and model construction method
CN112052630B (zh) 双作用气缸仿真方法及装置
Smith et al. Dynamic simulation using an equation-orientated flowsheeting package
CN117422013A (zh) 一种一三维流体跨平台同步耦合仿真方法及系统
CN112651088B (zh) 先导式安全阀动态特性分析的建模方法以及分析模型系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant